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在生产和利用环节提高油气能源效率

2024-04-09窦宏恩

中国石化 2024年2期
关键词:高含水采收率油藏

“尽管可再生能源的发展势头强劲,但在较长一段时间,油气资源仍将是全球能源消费的重要组成部分。提高油气能源效率,对满足全球日益增长的能源需求至关重要,也是实现能源安全、经济发展和环境保护的关键。”

尽管可再生能源的发展势头强劲,但在较长一段时间,油气资源仍将是全球能源消费的重要组成部分。提高油气能源效率,对满足全球日益增长的能源需求至关重要,也是实现能源安全、经济发展和环境保护的关键。高效的油气能源生产和利用还能减少能源进口依赖,增强能源安全,对我国绿色可持续发展具有重要的战略意义。

我国常规油气开采面临的挑战和对策

当前,我国常规油气开采面临挑战—老油田进入高含水期,新发现油田品位低,开发成本逐年上升,效益开发的挑战加剧。老油田开发方面,含水率和采出程度分别超过70%,大部分油田进入高含水和高采出程度的“双高”阶段,新发现的油田基本都具有低丰度、低渗透率、低产量的“三低”的低品位特点,不论是高含水老油田提高原油采收率还是“三低”新油田的产能建设,其成本都逐年上升,吨油成本增高,效益变差。从油气采收率角度来看,全球原油平均采收率36%,我国除大庆油田是46%以外,其他油田原油采收率在22%至29%,进一步提高原油采收率的难度加大。易开采的资源相对逐渐减少,低品位难动用的原油储量逐年增多,提高开采效率成为油气行业的重要目标,可以采用常规油气提高油气采收率技术及能源效率的技术对策。

第一,改善水驱技术仍是我国提高采收率的主体技术。我国陆上油田高含水和低渗透油藏都采用细分开发层系、完善注采系统、不断深化地层认识、高效油藏深部调驱、强化老井井况治理、筛选水平井技术井位、压裂酸化技术、研制新型地下和地面水处理系统、提高注入水和返出水的利用率、动态优化调控注采参数,实现老油田长期稳油控水,提高原油采收率8%到10%。我国大庆、胜利等高含水和特高含水油田依然要开展好改善水驱的开发试验,找出适合本油田开发的技术组合。同时,要注重油田开发方式的转换,以最小的水资源消耗获得最大的能源效率。

第二,化学驱技术依然是我国高含水老油田提高采收率的首选技术。通过使用“表面活性剂+聚合物+碱”的不同技术组合,主要通过聚合物驱、三元复合驱、二元复合驱等技术改善油水界面性质,使更多的原油从岩石孔隙中被驱替出来,该技术可提高原油采收率8%到15%。大庆、胜利等高含水油田采用此项技术,原油采收率大幅度提高,但大多数油田还没找到适合本油田的化学驱技术,下一步应建立适合本油田化学驱的试验区及试验基地,实现低成本、低污染、高效绿色的化学驱技术,提升化学驱效率。

第三,气驱是我国特高含水油田和低渗透/致密油气田提高采收率的必选技术。通过向油藏注入气体(如二氧化碳、天然气或氮气)来提高油藏的压力和改善油气流动性,若注二氧化碳,既提高油的采收率,又减少温室气体的排放,实现碳捕集、封存和利用(CCUS)。这种方法在我国吉林、大庆、胜利油田已扩大应用规模,提高原油采收率10%至20%,实现了提高油田经济效益和环境效益的双赢。

第四,热采技术是我国稠油、超稠油和油砂开采的主体技术。通过向油藏注入热量来降低油的黏度,提高其流动性,将流动性差或不流动的原油开采到地面。根据我国辽河、新疆和胜利油田的不同稠油油藏特点,注气吞吐、蒸汽驱、蒸汽辅助重力排油、火烧油层等加热油藏技术均有成功应用,提高稠油采收率20%到50%。目前,我国的稠油采收率相对较高,但汽油比太低,导致热利用率很低、成本过高,怎样开发出低成本、高效、绿色环保的稠油热采工艺是新挑战。

非常规油气开采面临的挑战和对策

我国页岩油气探明率低,产量规模相对较小,采收率低,开发成本高,挑战重重。一是在地质理论认识上,我国页岩油气田与美国有较大差异。美国页岩油气田基本符合连续型油气聚集(成藏)的地质理论,只要找到页岩油气,就可以连片钻井。但在我国,“已发现井”周围很难找到“油气”甜点。二是我国页岩油气藏的发现区域自然环境差,建井成本高。三是页岩油气储集层多为湖相沉积,压力系数较低、单层厚度较薄、体积压裂立体动用程度较低、产量较低。四是在压裂技术方面缺乏实时监控、优化、决策、指挥为一体的全生命周期优化系统,压裂质量受到严重影响。面对挑战,可采用如下应对策略。

一是深化页岩油气地质认识,持续推动页岩油气全面进入规模化开发。深化对我国页岩油气的地质认识,精细表征页岩微纳米孔隙、比表面、有机孔贡献率,将传统的单层单相吸附理论过渡到多层多相竞争吸附理论,提高页岩油气储量的动用程度,提高单井产能。因此要深化和发展提高页岩油气储量动用程度的基础认识,揭示微纳米孔喉对产能贡献的认识,动用高比表面积的微纳米孔喉。进一步认识裂缝控藏作用,对体积压裂过程中的井距、缝间距、缝长等参数与储集层规模进行匹配,推动我国页岩气进行规模开发奠定理论基础。

二是继续强化水平井体积压裂技术,将其打造成我国页岩油气开采的主体技术。与美国相比,我国页岩油气水平井井段普遍较短,簇间距较大,且裂缝条数较少、密度较小。水平井的单缝砂比和施工排量均明显偏高。要深入开展对比研究,缩小差距,提高我国页岩油气井的产量水平;持续完善我国页岩油气井的压裂工艺及其压裂参数的优化设计理论和工业软件;加快研制压裂智能化和自动化作业装备,以实现大型压裂车组多台泵车协同控制与运行,提高非常规油气井的作业效率,降低生产成本。

三是采用多层系、立体式、大井丛、工厂化的关键技术模式,提高页岩气产量。攻克水平井三维轨迹控制、平台水平井多层布井、纵向多层应力场分析及压裂实时监测等关键技术,形成大平台多层布井、工厂化、立体式压裂新模式。通过压裂隔层挖掘纵向小层,实现多层动用模式,提高油气井产量,并以超长水平井技术提升储量和产量贡献率。同时,建立页岩油气开发全生命周期能量保持理念,将地层能量转化成油气流动的动力,形成精细控压生产技术,从而提高页岩油气采收率。

四是在非常规领域,立足鄂尔多斯、准噶尔、松辽,以及渤海湾盆地中高成熟度页岩油规模效益开发,立足四川盆地3500米以浅页岩气资源稳产和提高采收率,加快3500米以深页岩气勘探开发步伐。加快体制机制创新,加大政策扶持力度,持续推动页岩油气开发成本不断下降、产量持续提升。

提高能源效率,实现绿色可持续发展

2022年,我国单位GDP能源消耗量0.45吨标煤/万元人民币,相比发达国家仍然较高,提高油气能源效率至关重要。

一是加强人工智能技术在油气勘探开发、炼油化工中的应用,提高能源生产效率。通过物联网、大数据实现油气勘探开发、炼油化工油气工业链的各种信息采集、集成、融合、共享,研发油气行业的人工智能通用大模型,进一步集成和融合油气行业各领域从各类传感器和监控系统中产生的大量数据,以生成数据的交互式和动态可视化表示,处理和分析复杂的跨域数据集,采用智能识别人工难以检测的异常工况和模式,实现各领域生产准确预测和优化控制,提升油气勘探开发和炼油化工等各环节的能源效率。减少单位能源产出所需的原材料和能源消耗,降低温室气体排放,应对气候变化。

二是加强油气能源生产和使用监管,促进技术创新和产业升级,提高国内油气生产和利用的能源效率。加大油气生产和使用的监管力度,建立健全油气能源管理的法律法规和标准体系,规范油气生产和消费行为。对油气生产过程和利用中的全链条能源消耗进行监测和管理,有效解决油气能源浪费、环境影响等问题,推动油气资源的合理开发和利用,提高能源利用效率。随着环境保护标准的提高和资源条件的变化,油气能源生产和消费行业需要不断创新技术和管理方法,提高资源的开采效率和利用效率,推动油气行业的可持续发展,推动各行各业技术进步和结构优化。

三是加大节能减排力度,减少各行各业和人们日常生活的油气能源消耗,提高油气能源利用效率。首先,在工农业等领域,进行技术更新和设备升级,采用更节能高效的生产设备和工艺以减少油气能源浪费。主要包括油气生产和利用过程中采用节能型机械设备、优化生产流程、采用高效照明系统。在日常生活中,选择公共交通工具、步行及骑行,居家生活采用更节能的家电设备。其次,加强建筑节能、优化供暖和空调系统。再其次,通过提供税收优惠、补贴政策、能源消耗标准,制定和执行相关政策和标准,鼓励企业和个人采取节能措施。

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